九相感應電機接成三相運行時定子電流分析

張禮運, 池波

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九相感應電機接成三相運行時定子電流分析

張禮運, 池波

（中海油田服務股份有限公司，北京 101149 )

本文對九相感應電機接成三相運行時的定子電流進行了理論分析，并利用ansoft軟件進行了仿真分析。仿真結果驗證了理論分析的正確性。

九相 感應電機 電流 Ansoft

0 引言

受電力系統的限制，電機的相數通常不超過三相，三相感應電機得到廣泛應用。電力電子器件技術的發展使得多相功率變換器件成為可能，從而電機的相數也突破這一限制。多相感應電機轉矩性能平穩，可靠性高，適用于大功率傳動系統尤其是艦船驅動。目前，船舶電力推進系統根據配置方案的不同普遍采用三相或多相變頻感應電機作為主推進電機。

多相感應電機需配備相應的多相變頻器為其提供電源。目前大多數電機制造廠都沒有多相變頻電源供電機出廠試驗使用。本文以九相電機為例，對九相感應電機接成三相運行時定子電流進行分析，探討利用三相電源對九相感應電機進行出廠試驗的可能性。

1 感應電機定子繞組接法

1.1 九相感應電機定子繞組接法

為了敘述的方便，本文以6極，九相感應電機為例進行分析。九相感應電機定子繞組為3Y連接，每個Y依次順移20°電角度。各相電動勢星形圖如圖1所示。

1.2 九相感應電機接成三相運行時繞組接法

九相感應電機接成三相運行時，繞組接法如圖2所示。圖2中3Y的中性點O1，O2，O3不連接。

2 三相運行時定子電流分析

2.1 等效電路變換

為了對圖2所示的電路進行分析，需對該電路進行等效電路變換。由于A1，A2，A3支路構成的星形Y1三相對稱，故中性點O1電勢為零。同樣，中性點O2、O3電勢也為零。根據電路原理[2]，可以用1根導線把中心點O1、O2、O3連接起來而不影響對整個電路的分析。圖2的等效電路如圖3所示。

圖3中A、B、C共3套繞組為三相對稱繞組，可對虛線框中的A相電路進行單獨計算，B，C相繞組的電路計算結果可以根據與A相的相位關系得到。

2.2 定子繞組環流分析

下面對接成3相，空載運行時的9相感應電機A相定子繞組內部環流進行分析。根據感應電機T型等效電路，空載運行時轉子支路電流很小，忽略轉子支路。A相繞組電路圖如圖5所示[4]。

根據圖5和電路原理中的回路分析法，電流，電勢滿足如下方程，寫成矩陣形式為：

則各支路電流：

A相電流

3 計算及仿真結果

通過計算結果可以看出，九相電機接成三相運行時A相繞組的3個支路A1，A2，A3之間會產生嚴重環流，該電流遠遠大于電機額定電流，電機無法正常運行甚至會很快燒損。

利用ansoft軟件對接成3相運行，在額定轉矩時該9相感應電機的運行情況進行了有限元仿真，A1，A2，A3支路的電流如圖6所示，其中電流較小的為A2支路的電流。A1，A3支路的電流均超過30000A，電機無法正常運行。

4 結論

本文對9相感應電機接成3相運行時的定子電流進行了理論分析計算及仿真驗證。計算及仿真結果表明，感應電勢不同的支路并聯運行，無論中心點連接與否，都將導致嚴重的環流，電機將無法正常運行。

[1] 辜承林，陳喬夫，熊永前. 電機學[M]. 武漢：華中科技大學出版社, 2010.

[2] 汪建．電路原理[M]．北京：清華大學出版社．2007．

[3] 許實章. 新型電機繞組——理論與設計[M]. 北京：機械工業出版社, 2002.

[4] 李金香，孫玉田，田昕，焦曉霞. 大型空冷汽輪發電機定子不對稱支路繞組設計與解析分析[J]. 大電機技術, 2010，（1）：1-4.

Analysis on Stator Current of 9 Phase Induction Motor Operating as 3 Phase One

Zhang Liyun ，Chi Bo

（China Oilfield Services Limited, COSL, Beijing 101149, China ）

TM346

A

1003-4862（2014）09-0022-03

2014-08-25

張禮運（1961-），男，高級工程師。研究方向：船舶輪機技術。